전력 무결성(PI)

PI라고도 하는 전력 무결성은 전원과 대상의 전압 및 전류가 요구 사항을 충족하는지 확인하는 것입니다. 전력 무결성은 고속 PCB 설계에서 가장 큰 과제 중 하나로 남아 있습니다.

전력 무결성 수준에는 칩 수준, 칩 패키징 수준, 회로 기판 수준 및 시스템 수준이 포함됩니다. 그 중 회로 기판 수준의 전력 무결성은 다음 세 가지 요구 사항을 충족해야 합니다.

1. 칩 핀의 전압 리플을 사양보다 작게 만듭니다(예: 전압과 1V 사이의 오류는 +/-50mv 미만입니다).

2. 접지 리바운드 제어(동기 스위칭 잡음 SSN 및 동기 스위칭 출력 SSO라고도 함)

3, 전자기 간섭(EMI) 감소 및 전자기 호환성(EMC) 유지: 전력 분배 네트워크(PDN)는 회로 기판에서 가장 큰 도체이므로 소음을 전송하고 수신하는 가장 쉬운 안테나이기도 합니다.

전원 무결성 문제

전원 공급 장치 무결성 문제는 주로 디커플링 커패시터의 불합리한 설계, 회로의 심각한 영향, 다중 전원 공급 장치/접지 평면의 잘못된 분할, 불합리한 구성 설계 및 고르지 않은 전류로 인해 발생합니다. 전력 무결성 시뮬레이션을 통해 이러한 문제가 발견되었으며, 다음과 같은 방법으로 전력 무결성 문제를 해결했습니다.

(1) 특성 임피던스 요구 사항을 충족하도록 PCB 적층 라인의 폭과 유전체층의 두께를 조정하고, 신호 라인의 짧은 역류 경로 원리를 충족하도록 적층 구조를 조정하고, 전원 공급 장치/접지 평면 분할을 조정하고, 중요한 신호 라인 범위 분할 현상을 방지합니다.

(2) PCB에 사용된 전원에 대해 전력 임피던스 분석을 실시하였고, 커패시터를 추가하여 전원을 목표 임피던스 이하로 제어하였다.

(3) 전류 밀도가 높은 부분에서는 전류가 더 넓은 경로를 통과하도록 장치의 위치를 ​​조정합니다.

전력 무결성 분석

전력 무결성 분석에서 주요 시뮬레이션 유형에는 DC 전압 강하 분석, 디커플링 분석 및 잡음 분석이 포함됩니다. DC 전압 강하 분석에는 PCB의 복잡한 배선 및 평면 형태에 대한 분석이 포함되며 구리 저항으로 인해 얼마나 많은 전압이 손실되는지 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

PI/열 공동 시뮬레이션에서 "핫스팟"의 전류 밀도 및 온도 그래프 표시

디커플링 분석은 일반적으로 PDN에 사용되는 커패시터의 값, 유형 및 수를 변경합니다. 따라서 커패시터 모델의 기생 인덕턴스와 저항을 포함시킬 필요가 있다.

소음 분석 유형은 다양할 수 있습니다. 여기에는 회로 기판 주위로 전파되는 IC 전원 핀의 잡음이 포함될 수 있으며 커패시터를 분리하여 제어할 수 있습니다. 노이즈 분석을 통해 노이즈가 한 홀에서 다른 홀로 어떻게 결합되는지 조사할 수 있으며, 동기식 스위칭 노이즈 분석이 가능합니다.